DE4139714A1 - DEVICE FOR THE PRODUCTION OF FIBROUS, NEEDLEED PREFORMS FOR THE PRODUCTION OF WORKPIECES FROM COMPOSITE MATERIAL - Google Patents

DEVICE FOR THE PRODUCTION OF FIBROUS, NEEDLEED PREFORMS FOR THE PRODUCTION OF WORKPIECES FROM COMPOSITE MATERIAL

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    • D04H18/02—Needling machines with needles

Description

Die Erfindung betrifft in allgemeiner Weise die Verarbei­ tung von Werkstücken aus Verbundwerkstoff, der aus einer mit einer Matrix verdichteten faserartigen Verstärkung be­ steht. Genauer betrifft die Erfindung die Herstellung von faserartigen Verstärkungen, aus denen ein faserartiger, genadelter Vorformling besteht, dessen Form ungefähr der des herzustellenden Werkstückes entspricht.The invention relates generally to processing processing of workpieces made of composite material made from a with a matrix of fibrous reinforcement stands. More specifically, the invention relates to the manufacture of fibrous reinforcements that make up a fibrous, needled preform exists, the shape of which approximately corresponds to the workpiece to be manufactured.

Ein besonderer, aber nicht ausschließlicher Anwendungsbe­ reich der Erfindung ist die Herstellung von Vorformlingen für Werkstücke aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff. Ein solches Material zeichnet sich durch verbesserte me­ chanische Belastbarkeit und dadurch aus, daß diese bis zu hohen Temperaturen beibehalten werden. Typische thermo­ strukturelle Verbundwerkstoffe sind die Kohlenstoff-Koh­ lenstoff (C/C)-Verbundwerkstoffe mit Kohlenstoffaserver­ stärkung in einer Kohlenstoffmatrix und die Verbundwerk­ stoffe mit einer keramischen Matrix (CMC), die im allge­ meinen mit Kohlenstoffasern oder keramischen Fasern ver­ stärkt sind.A special but not exclusive application The invention is rich in the production of preforms for workpieces made of thermostructural composite material. Such a material is characterized by improved me mechanical resilience and characterized by the fact that this up to high temperatures are maintained. Typical thermo structural composites are the carbon koh lenstoff (C / C) composite materials with carbon fiber strengthening in a carbon matrix and the composite  fabrics with a ceramic matrix (CMC), generally mean with carbon fibers or ceramic fibers are strengthened.

Ein bekanntes Verfahren für die Herstellung von faserarti­ gen Vorformlingen besteht darin, Schichten in einer zwei­ dimensionalen Fasertextur, wie ein Gewebe oder einen Filz übereinander zu lagern und die Schichten untereinander durch Vernadelung zu verbinden. Tatsächlich ist für ein Werkstück, das erhöhten mechanischen oder thermomechani­ schen Belastungen ausgesetzt ist, eine Verbindung zwischen den Schichten des Vorformlings wünschenswert, um eine Be­ schädigung oder eine Zerstörung des Gegenstandes durch Schichtspaltung zu verhindern, das heißt durch die Tren­ nung zwischen zwei Schichten.A known process for the production of fiber art Preforms consist of layers in a two dimensional fiber texture, such as a fabric or a felt to be stacked on top of each other and the layers underneath to connect by needling. Is actually for one Workpiece, the increased mechanical or thermomechani exposed to stress, a connection between the layers of the preform desirable to be a loading damage or destruction of the object by To prevent layer splitting, that is, through the doors between two layers.

Die Dokumente FR-A-25 57 550, FR-A-25 84 106 und FR-A­ 25 84 107 beschreiben Verfahren und Vorrichtungen für die Herstellung von faserartigen, genadelten Vorformlingen, insbesondere von axialsymmetrischen, nicht-zylindrischen Vorformlingen, von Vorformlingen aus gestapelten, unge­ falzten Schichten und von zylindrischen Rotationsvorform­ lingen. Gemäß dieser Dokumente bestehen die Vorformlinge aus mehreren gewickelten oder übereinander angeordneten Lagen aus einem Gewebestreifen oder -band, je nach dem Aufbau des Vorformlings wird jede neue Lage auf die da­ runterliegende Struktur unter Verwendung eines Satzes von Nadeln, der sich über die gesamte Breite des Gewebestrei­ fens oder Gewebebandes erstreckt, aufgenadelt.The documents FR-A-25 57 550, FR-A-25 84 106 and FR-A 25 84 107 describe methods and devices for the Production of fibrous, needled preforms, especially of axially symmetrical, non-cylindrical Preforms, stacked from preforms, un folded layers and cylindrical rotary preform succeed. According to these documents, the preforms exist from several wound or arranged one above the other Layers from a strip of fabric or tape, depending on the Building up the preform will make every new layer on top of that underlying structure using a set of Needles that spread across the entire width of the fabric fens or fabric tape, needled.

Die vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen sind zur Herstellung von Vorformlingen geeignet, deren allgemeine Form relativ einfach ist, aber sie sind für kompliziertere Formen unbrauchbar.The aforementioned methods and devices are for Suitable for making preforms, their general  Form is relatively simple, but they are for more complicated ones Forms unusable.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Vorrichtung anzugeben, die eine solche Beschränkung nicht aufweist, und die daher die Herstellung von faserartigen bzw. fase­ rigen Vorformlingen mit komplexer Form erlaubt.The aim of the present invention is a device to indicate that there is no such restriction, and therefore the production of fibrous or bevel allowed preforms with complex shape.

Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung erreicht, die gemäß der Erfindung enthält:This goal is achieved with a device that according to of the invention includes:

  • - ein Trägerwerkzeug, dessen Form der des herzustellenden Vorformlings entspricht und auf dem in übereinanderge­ legten Lagen Schichten einer zweidimensionalen faser­ artigen Textur übereinander angeordnet werden können,- A carrier tool, the shape of which is to be manufactured Preform conforms and on top of each other lay layers of a two-dimensional fiber like texture can be stacked
  • - einen Nadelkopf mit einer Gruppe Nadeln, eine Einrich­ tung zum Antrieb der Nadeln in vor- und zurückgehende Bewegung, wobei diese parallel bewegt werden und eine Auflageplatte mit Perforationen für den Durchgang der Nadeln, die unter Druck gegen eine auf dem Trägerwerk­ zeug angeordnete Schicht gepreßt werden kann,- a needle head with a group of needles, a device device for driving the needles in back and forth Movement, which are moved in parallel and a Plate with perforations for the passage of the Needles under pressure against one on the carrier arranged layer can be pressed,
  • - einen den Nadelkopf tragenden Arm mit mehreren Frei­ heitsgraden und- An arm with several free spaces supporting the needle head degrees and
  • - eine Automatik zur Steuerung der Bewegung des Arms zur Bewegung des Nadelkopfes in Reichweite des Armes entlang vorher festgelegter Bahnen und mit vorher festgelegten Orientierungen.- Automatic to control the movement of the arm Movement of the needle head within arm's reach predefined lanes and with predefined ones Orientations.

Eine grundlegende Eigenschaft der Erfindung besteht in der Montage des Nadelkopfes auf einem Arm mit vorzugsweise mindestens sechs Freiheitsgraden, wobei der Arm hier nicht nur ein Arm eines Roboters, sondern auch eine Werkzeughal­ terspindel einer numerisch gesteuerten Bearbeitungsmaschi­ ne und allgemeiner jedes Maschinenteil sein kann, das ge­ eignet ist, den Nadelkopf zu tragen und mehrere Freiheits­ grade besitzt.A basic feature of the invention is that Assembly of the needle head on an arm with preferably at least six degrees of freedom, with the arm not here just an arm of a robot, but also a tool neck spindle of a numerically controlled processing machine  ne and more generally can be any machine part that ge is suitable to carry the needle head and multiple freedom just owns.

Folglich kann nach der Anordnung auf dem Trägerwerkzeug eine Schicht dadurch genadelt werden, daß der Nadelkopf vorher festgelegte Bahnen beschreibt, um die gesamte Ober­ fläche der Schicht zu erfassen. Darüber hinaus ist die Orientierung des Kopfes zur Anpassung an die Kontur der angebrachten Schicht für jede seiner Positionen einstell­ bar.Consequently, according to the arrangement on the carrier tool a layer to be needled by the needle head predefined tracks describes the entire upper area of the layer. In addition, the Orientation of the head to adapt to the contour of the adjust the applied layer for each of its positions bar.

Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung ist der Na­ delkopf mit einer für das Eindringen der Nadeln perforier­ ten Auflageplatte bestückt. Die Auflageplatte besitzt eine Stützfunktion analog der eines Bügels einer Nähmaschine, um während der Nadelung die Schicht zu halten. Die Aufla­ geplatte gewährleistet darüber hinaus eine Kompaktierung des Vorformlings, wenn sie unter Druck gegen die genadelte Schicht gepreßt wird, was auch in einer erhöhten Bestän­ digkeit gegen Scherbeanspruchung zwischen den Schichten resultiert. Darüber hinaus erfüllt die Auflageplatte eine Funktion der Flusenentfernung, indem Fasern, die von den Nadeln zurückgehalten werden könnten, wenn diese aus dem Vorformling austreten, zurückgehalten werden.According to another characteristic of the invention, the Na Delkopf with a perforier for the penetration of the needles th support plate. The platen has one Support function analogous to that of a bracket of a sewing machine, to keep the layer while needling. The edition geplatte also ensures compacting of the preform when pressed against the needled Layer is pressed, which also results in increased stock resistance to shear between layers results. In addition, the platen fulfills one Function of lint removal by removing fibers from the Needles could be retained if they came out of the Exit preform, be held back.

Eine Ausführungsart einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nun anhand beschreibender, aber nicht einschränkender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:An embodiment of a device according to the invention now becomes descriptive but not restrictive Examples with reference to the accompanying drawings described in which show:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Nadelungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die Fig. 1 is an overall view of a needling device according to the invention, the

Fig. 2 und 3 Darstellungen in vergrößertem Maßstab des Nadelkopfes der Vorrichtung von Fig. 1 und die Fig. 2 and 3 views in enlarged scale of the needle head of the apparatus of Fig. 1 and the

Fig. 4 und 5 Illustrationen der Vorrichtung von Fig. 1. FIGS. 4 and 5 illustrations of the apparatus of FIG. 1,.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Nadelungsvorrichtung mit einem Trägerwerkzeug 10, das auf einer Platte 19 fixiert ist und auf dem die Schichten des faserartigen zu nadeln­ den Vorformlings angebracht werden, einen Roboter 20 mit seiner Automatik 28, die mit einer Bedienungskonsole 29 verbunden ist, und einen Nadelkopf 30, der am äußeren Ende des Armes 25 des Roboters 20 fixiert ist. Fig. 1 shows schematically a needling device with a carrier tool 10 , which is fixed on a plate 19 and on which the layers of the fibrous to preform needles are attached, a robot 20 with its automatic 28 , which is connected to an operating console 29 , and a needle head 30 which is fixed to the outer end of the arm 25 of the robot 20 .

Der Roboter 20 mit seiner Automatik 28 kann jede im Handel erhältliche programmierbare Maschine sein, die sechs Frei­ heitsgrade am äußeren Ende des Armes besitzt, z. B. die un­ ter RS156 von der französischen Gesellschaft Staübli vor­ geschlagene.The robot 20 with its automatic 28 can be any commercially available programmable machine that has six degrees of freedom at the outer end of the arm, e.g. B. the un ter RS156 proposed by the French company Staübli.

Im dargelegten Beispiel enthält der Roboter 20 eine Säule 21, längs derer eine Trägerstütze 22 in der vertikalen Richtung (folgend Achse a) beweglich und um eine vertikale Achse (ebenso Achse a) drehbar ist. Auf der Trägerstütze 22 ist um eine vertikale Achse b eine Spindel 23 beweglich angebracht. Die Kombination der drei Translationsbewegun­ gen entlang der Achse a der Rotation um die Achse a und die Rotation um die Achse b erlaubt es, das äußere Ende des Arms des Roboters in jede räumliche Lage innerhalb der Reichweite des Roboters zu bringen.In the example shown, the robot 20 contains a column 21 , along which a carrier support 22 is movable in the vertical direction (hereinafter axis a) and rotatable about a vertical axis (likewise axis a). A spindle 23 is movably mounted on the carrier support 22 about a vertical axis b. The combination of the three translational movements along axis a of rotation about axis a and rotation about axis b makes it possible to bring the outer end of the arm of the robot into any spatial position within the reach of the robot.

Die Spindel 23 trägt an ihrem äußeren Ende ein Dreifach­ gelenk 24, das zusammen mit der Spindel 23 den Arm des Roboters 25 bildet. Das Dreifachgelenk 24 erlaubt durch Kombination dreier Rotationsbewegungen um die horizontale Achse c der Spindel 23 (oder um eine dieser parallelen Achse), um eine horizontale Achse d, die senkrecht auf Achse c steht und um eine vertikale Achse e, die senkrecht auf den Achsen c und d steht, das äußere Ende des Arms des Roboters in jede räumliche Richtung zu orientieren.The spindle 23 carries at its outer end a triple joint 24 , which together with the spindle 23 forms the arm of the robot 25 . The triple joint 24 allows, by combining three rotational movements about the horizontal axis c of the spindle 23 (or about one of these parallel axes), about a horizontal axis d which is perpendicular to axis c and about a vertical axis e which is perpendicular to the axes c and d stands to orient the outer end of the arm of the robot in any spatial direction.

Die Antriebe (nicht dargestellt), die die vorher erwähnten Bewegungen in den sechs Freiheitsgraden erlauben, werden von Signalen der Automatik 28 gesteuert, mit der der Robo­ ter über ein biegsames Kabel 27 verbunden ist.The drives (not shown), which allow the aforementioned movements in the six degrees of freedom, are controlled by signals from the automatic system 28 , to which the robot is connected via a flexible cable 27 .

Eine Erweiterung des Volumens, innerhalb dessen der Robo­ ter operieren kann, ist möglich, indem das Werkzeug 10 auf einer z. B. mindestens entlang zweier horizontaler orthogo­ naler Achsen X und Y verschieblichen Platte fixiert wird. Der Platte können andere Freiheitsgrade beigemessen wer­ den, z. B. der Rotation um eine vertikale Achse und des Schwenkens um eine horizontale Achse. Die Bewegungen der Platte werden von Signalen der Automatik 28 gesteuert, damit diese mit denen des Arms des Roboters koordiniert sind, damit der Nadelkopf in der gewünschten Position bezogen auf das Trägerwerkzeug zu stehen kommt.An expansion of the volume within which the robot can operate is possible by the tool 10 on a z. B. is fixed at least along two horizontal orthogonal axes X and Y displaceable plate. The plate can be given other degrees of freedom who the z. B. rotation about a vertical axis and pivoting about a horizontal axis. The movements of the plate are controlled by signals from the automatic system 28 so that they are coordinated with those of the arm of the robot so that the needle head comes to the desired position in relation to the carrier tool.

Wie die Fig. 2 und 3 im Detail zeigen, enthält der Na­ delkopf 30 einen Satz untereinander paralleler Nadeln 31, die auf einem Nadelträger 32 fixiert sind. Dieser wird in einer vor- und rückgehenden Bewegung parallel den Nadeln mit Hilfe eines Systems 33 mit doppelter Kurbelstange an­ getrieben. Die Kurbeln sind mit den Zahnrädern 34, 35 ver­ bunden, die sich in entgegengesetztem Sinne drehen. Zu diesem Zweck sind die Zahräder 34, 35 auf Achsen montiert, die kleine Zahnräder tragen, über die ein Zahnriemen 36 läuft. Der Zahnriemen 36 wird durch ein kleines Zahnrad angetrieben, das auf der Abtriebswelle 37 eines elektri­ schen Motors 38 montiert ist.As shown in FIGS. 2 and 3 show in detail, the Na contains delkopf 30 a set of mutually parallel needles 31, which are fixed on a needle carrier 32. This is driven in a forward and backward movement parallel to the needles using a system 33 with a double crank rod. The cranks are connected to the gears 34 , 35 , which rotate in the opposite direction. For this purpose, the gear wheels 34 , 35 are mounted on axles which carry small gear wheels over which a toothed belt 36 runs. The toothed belt 36 is driven by a small gear, which is mounted on the output shaft 37 of an electric motor 38's .

Die Achsen der Zahnräder 34, 35 und der Motor 37 werden von einer Trägerplatte 39 des Nadelkopfes, der am äußeren Ende des Arms 25 fixiert ist, getragen.The axes of the gears 34 , 35 and the motor 37 are carried by a carrier plate 39 of the needle head, which is fixed to the outer end of the arm 25 .

Die Trägerplatte 39 trägt darüber hinaus auch eine perfo­ rierte Auflageplatte 40. Diese ist am äußeren Ende einer Spindel 41 montiert, die parallel den Nadeln 31 im Inneren eines Zylinders 42, der auf der Werkplatte 39 fixiert ist, gleiten kann. Eine Feder 43 hält die Auflageplatte 40 in der von der Werkplatte 39 am weitesten entfernten Lage.The carrier plate 39 also carries a perforated platen 40th This is mounted on the outer end of a spindle 41 which can slide parallel to the needles 31 inside a cylinder 42 which is fixed on the work plate 39 . A spring 43 holds the support plate 40 in the most distant position from the work plate 39 .

Die Auflageplatte 40 liegt den äußeren Enden der Nadeln 31 gegenüber und besitzt Perforationen 45, durch die die Na­ deln während ihrer vor- und zurückgehenden Bewegung ein­ dringen.The platen 40 is opposite the outer ends of the needles 31 and has perforations 45 through which the needles penetrate during their back and forth movement.

So stellt der Nadelkopf 30 ein autonomes Ensemble mit ei­ genem Antriebsmotor dar, der vom Arm des Roboters getragen wird. Der Motor wird durch die Sammelsteuerung 28 gesteu­ ert, mit der er über ein biegsames Kabel 44 verbunden ist.Thus, the needle head 30 represents an autonomous ensemble with its own drive motor, which is carried by the arm of the robot. The engine is controlled by the collective control 28 , to which it is connected via a flexible cable 44 .

Der Nadelkopf ist vorteilhaft teilweise oder ganz zur An­ passung an die Form und die Abmessungen des faserartigen Vorformlings austauschbar. So kann der gesamte Satz Nadeln 31 eine kleinere oder größere Anzahl Nadeln enthalten.The needle head is advantageously partially or completely interchangeable to match the shape and dimensions of the fibrous preform. Thus, the entire set of needles 31 can contain a smaller or larger number of needles.

Die oben beschriebene Nadelungsvorrichtung funktioniert wie folgt:The needling device described above works as follows:

Das Trägerwerkzeug 10 stellt eine Form dar, deren äußere Oberfläche der Form des herzustellenden faserartigen Vorformlings entspricht. Im in der Fig. 1 dargestellten Beispiel handelt es sich um eine näherungsweise parabolo­ ide Form zur Herstellung des frontalen Teils oder der Nase eines Raumflugzeugs.The carrier tool 10 represents a shape whose outer surface corresponds to the shape of the fibrous preform to be produced. The example shown in FIG. 1 is an approximately parabolic shape for producing the frontal part or the nose of a spacecraft.

Das Trägerwerkzeug besteht aus einem Material, das leicht bearbeitet oder geformt werden kann, z. B. aus einem expan­ dierten Polystyrol. Es ist mit einem Basisfilz 11 (Fig. 4), z. B. aus Polyethylen, bedeckt, in den die Nadeln wäh­ rend der Nadelung der ersten Lagen des Vorformlings ein­ dringen können. Auf den Basisfilz ist ein Bogen 12, z. B. aus Polyvinylchlorid, geklebt. Während der Nadelung wird der Bogen 12 von den Nadeln durchstochen, verhindert aber, daß Fasern des faserartigen Vorformlings im Basisfilz ver­ filzen, was das Abnehmen des fertigen Vorformlings er­ schweren würde.The carrier tool is made of a material that can be easily machined or shaped, e.g. B. from an expanded polystyrene. It is with a base felt 11 ( Fig. 4), e.g. B. made of polyethylene, in which the needles can penetrate while needling the first layers of the preform. On the base felt is a sheet 12 , z. B. made of polyvinyl chloride, glued. During the needling, the sheet 12 is pierced by the needles, but prevents fibers of the fibrous preform from felting in the base felt, which would make it difficult for the finished preform to be removed.

Der faserartige Vorformling wird aus übereinander angeord­ neten Schichten 13 mit einer faserartigen Textur gebildet. Diese besteht beispielsweise aus einem deformierbaren, mit einem Faserdeckstoff vorgenadelten Gewebe. Das Gewebe und der Deckstoff bestehen aus Fasern des für den Vorformling gewählten Materials oder aus einem Vorläufer dieses Mate­ rials, der für die Nadelung besser geeignet ist. Für An­ wendungen bei hohen Temperaturen wird der Vorformling bei­ spielsweise ausgehend von Carbonfasern oder präoxidierten Polyacrylnitril (PAN)-Fasern, einem Vorläufer des Kohlen­ stoffs oder von keramischen Fasern oder aus Fasern eines Vorläufers einer Keramik gebildet. Die Umwandlung des prä­ oxidierten PAN in Kohlenstoff oder eines Vorläufers von Keramik in Keramik wird durch thermische Behandlung nach der Erzeugung des Vorformlings durchgeführt. The fibrous preform is formed from superimposed layers 13 with a fibrous texture. This consists, for example, of a deformable fabric pre-needled with a fiber covering material. The fabric and the cover fabric consist of fibers of the material selected for the preform or of a precursor of this material which is more suitable for needling. For applications at high temperatures, the preform is formed, for example, from carbon fibers or preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers, a precursor of carbon or from ceramic fibers or from fibers of a precursor of a ceramic. The conversion of the pre-oxidized PAN to carbon or a precursor from ceramic to ceramic is carried out by thermal treatment after the preform has been produced.

Bei jeder Überlagerung einer neuen Schicht auf das Träger­ werkzeug wird diese Schicht auf die darunterliegende gena­ delt (Fig. 5). Vorteilhaft ist die Eindringtiefe der Na­ deln in die Struktur während des gesamten Nadelungsprozes­ ses konstant.Each time a new layer is overlaid on the carrier tool, this layer is nailed to the underlying layer ( Fig. 5). The depth of penetration of the needles into the structure is advantageously constant during the entire needling process.

Der Nadelkopf wird in Position und Orientierung gesteuert, um die Nadelung jeder Schicht folgend den vorher festge­ legten Bahnen und einer vorher festgelegten Eintrittsrich­ tung, im allgemeinen senkrecht zur Schicht in der Nade­ lungszone, durchzuführen.The needle head is controlled in position and orientation, around the needles of each layer following the previously set laid lanes and a pre-determined entry level tion, generally perpendicular to the layer in the needle development zone.

Die Position des Nadelkopfes wird so festgelegt, daß die Auflageplatte 40 gegen die zu nadelnde Schicht geführt wird, wobei auf diese ein Druck mit der Feder 43 ausgeübt wird (Fig. 5). Der durch die Auflageplatte ausgedrückte Druck wird vorteilhaft durch Zusammendrücken der Feder 43 in einem vorher festgelegten Ausmaß gesteuert. Das Zusam­ mendrücken der Feder wird durch passende Positionierung des Kopfes bezüglich der letzten auf das Werkzeug aufge­ brachte Schicht durchgeführt.The position of the needle head is determined in such a way that the support plate 40 is guided against the layer to be needled, a pressure being exerted on it by the spring 43 ( FIG. 5). The pressure expressed by the platen is advantageously controlled by compressing the spring 43 to a predetermined extent. The compression of the spring is carried out by appropriately positioning the head with respect to the last layer applied to the tool.

Als Abwandlung könnte der durch die Auflageplatte ausgeüb­ te kontrollierte Druck von einem auf dem Nadelkopf fixier­ ten Spindelgewinde, dessen Spindel die Auflageplatte trägt, ausgeübt werden.As a modification, it could be exercised through the platen controlled pressure of one fixed on the needle head th spindle thread, the spindle of the support plate carries, are exercised.

Vorteilhaft kann man der Auflageplatte eine leicht ge­ krümmte Form geben, damit diese näherungsweise den Kontu­ ren der auf dem Werkzeug 10 angebrachten Schichten auf der gesamten Oberfläche der Schichten angepaßt werden kann. Advantageously, the platen can be given a slightly curved shape so that it can approximately be adapted to the contours of the layers applied to the tool 10 over the entire surface of the layers.

Die Auflageplatte erlaubt den Durchgang der Nadeln 31 durch die Perforationen 45, aber hält Fasern zurück, die von den Nadeln während des Zurückziehens aus der gena­ delten Struktur mitgezogen werden können, und erfüllt so eine Funktion der Entfernung von Flusen. Darüber hinaus stellt der durch die Auflageplatte ausgeübte Druck sicher, daß die letzte angebrachte Schicht sich nicht verschiebt und erlaubt eine Kompaktierung der faserartigen Struktur während der Nadelung.The platen allows the needles 31 to pass through the perforations 45 , but retains fibers that the needles can pull along during retraction from the needled structure, thereby performing a function of removing lint. In addition, the pressure exerted by the platen ensures that the last applied layer does not shift and allows the fibrous structure to be compacted during needling.

Vorteilhaft wird auch, um die Nadelbahn von einer Schicht zur anderen zu kreuzen und so die Bildung von bevorzugten Nadelungsebenen im Vorformling zu verhindern, die Platte 19 mit dem Trägerwerkzeug um einen bestimmten Winkel, z. B. 60°, nach der Nadelung jeder Schicht gedreht.It is also advantageous to cross the needle path from one layer to another and thus to prevent the formation of preferred needling levels in the preform, the plate 19 with the carrier tool by a certain angle, for. B. 60 °, rotated after needling each layer.

Nach der Nadelung der letzten Schicht wird der genadelte Vorformling vom Trägerwerkzeug 10 genommen, der Basisfilz 11 und der Bogen zur Trennung 12 werden abgeschält. Der Vorformling kann anschließend verdichtet werden, z. B. durch chemische Infiltration in der Dampfphase, um das gewünschte Webstück aus Verbundwerkstoff zu erhalten.After needling the last layer, the needled preform is removed from the carrier tool 10 , the base felt 11 and the sheet for separation 12 are peeled off. The preform can then be compressed, e.g. B. by chemical infiltration in the vapor phase in order to obtain the desired woven piece of composite material.

In der obigen Beschreibung wurde die Verwendung eines Ro­ boters zur Steuerung der Position und der Orientierung des Nadelkopfes dargestellt. Wie schon gesagt wurde, ist es auch möglich, den Nadelkopf auf der Werkzeughalterspindel einer numerisch gesteuerten Maschine zu montieren, die die gewünschten Freiheitsgrade aufweist.In the above description, the use of a Ro boters to control the position and orientation of the Needle head shown. As has been said, it is also possible the needle head on the tool holder spindle to assemble a numerically controlled machine that desired degrees of freedom.

In diesem Fall kann der Antrieb der Nadeln durch die Spindel der Bearbeitungsmaschine ins Auge gefaßt werden.In this case, the needles can be driven by the Machining machine spindle can be considered.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines faserartigen, gena­ delten Vorformlings zur Erzeugung eines Werkstücks aus einem Verbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:
  • - ein Trägerwerkzeug (10), dessen Form der des herzu­ stellenden Vorformlings entspricht und auf dem in übereinander angeordneten Lagen Schichten einer zwei­ dimensionalen Fasertextur angebracht werden können,
  • - einen Nadelkopf (30) mit einer Gruppe von Nadeln (31), einer Vorrichtung zur vor- und zurückgehenden, diesen parallelen, Bewegung und eine Auflageplatte (40) mit Perforationen (45) für den Durchgang der Nadeln, die unter Druck gegen eine auf das Träger­ werkzeug angebrachte Schicht gepreßt werden kann,
  • - ein Arm (25), der den Nadelkopf trägt und mehrere Freiheitsgrade besitzt und
  • - eine Automatik (28) zur Steuerung der Bewegung des Arms zur Bewegung des Nadelkopfes in der Reichweite des Armes entlang vorher festgelegter Bahnen und mit vorher festgelegten Orientierungen.
1. A device for producing a fibrous, gena delten preform for producing a workpiece from a composite material, characterized in that it contains:
  • a carrier tool ( 10 ), the shape of which corresponds to that of the preform to be produced and on which layers of a two-dimensional fiber texture can be applied in layers arranged one above the other,
  • - A needle head ( 30 ) with a group of needles ( 31 ), a device for back and forth, this parallel, movement and a platen ( 40 ) with perforations ( 45 ) for the passage of the needles that are under pressure against one the carrier tool applied layer can be pressed,
  • - An arm ( 25 ) which carries the needle head and has several degrees of freedom and
  • - An automatic ( 28 ) for controlling the movement of the arm to move the needle head within the reach of the arm along predetermined paths and with predetermined orientations.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (25) mindestens sechs Freiheitsgrade besitzt.2. Device according to claim 1, characterized in that the arm ( 25 ) has at least six degrees of freedom. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerwerkzeug (10) auf einer mobilen Platte mit mehreren Freiheitsgraden fixiert ist. 3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the carrier tool ( 10 ) is fixed on a mobile plate with several degrees of freedom. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatte (40) den Nadeln parallel beweg­ lich ist, indem sie durch eine Feder (43) so zurückge­ stellt wird, daß sie unter Druck gegen die zu nadelnden Schichten gepreßt werden kann.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support plate ( 40 ) is parallel to the needles Lich by being put back by a spring ( 43 ) so that it is pressed under pressure against the layers to be needled can be. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Auflageplatte auf die zu nadelnden Schichten ausgeübte Druck kontrolliert ist.5. The device according to claim 4, characterized in that by the platen to be needled Layers of pressure applied is controlled. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatte von einem Gewinde getragen wird, um unter Druck gegen die zu nadelnden Schichten gepreßt zu werden.6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized featured, that the support plate is carried by a thread, to press against the layers to be needled under pressure to become. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatte eine Form besitzt, die ungefähr der der auf das Trägerwerkzeug angebrachten zu nadeln­ den Schichten entspricht.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized featured, that the platen has a shape that is approximately that of the needles attached to the carrier tool corresponds to the layers.
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